CN106746858A - 一种高性能预制构件的矿物掺和料浆的制备方法 - Google Patents

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    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients

Abstract

本发明涉及一种高性能预制构件的矿物掺和料浆的制备方法,取质量含水率25‑35%湿排粉煤灰,陈化48小时,将增强剂30‑40%、表面改性剂60‑70%混合配制改性剂;湿排粉煤灰固含量65‑75,石英砂尾矿固含量22‑34,改性剂1‑3,水80‑100混合,经湿磨至比表面积1500㎡/kg以上,颗粒平均直径小于1μm,得一天活性指标为130的矿物掺和料浆。本发明利用粉煤灰、石英砂尾矿为原料,有利于环保;在高性能预制构件时,可减少水泥掺量;在预制构件高压蒸汽养护时,湿排粉煤灰热激发后,产生水化产物水化硅酸钙和钙矾石等晶体,可替代部分胶凝材料;石英砂尾矿热激发后活性增强,有效提高了预制构件的强度。

Description

一种高性能预制构件的矿物掺和料浆的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于建筑材料的技术领域,具体涉及一种高性能预制构件的矿物掺和料浆 的制备方法。
背景技术
[0002] 石英矿尾矿包括石英矿石开采中的废渣、加工过程中的尾砂和尾泥,其中尾砂占 绝大多数,尾砂的主要成分是二氧化硅,杂质主要是长石、粘土、云母、铁矿物等;石英砂尾 矿属于矿业固体废物,具有数量大、类型多、性质复杂的特点。目前,石英砂尾矿除少量用于 做水玻璃和陶瓷的原料外,大部分都没有得到利用,这些石英砂尾矿作为一种工业固废物 长期存放不但侵占土地,而且对环境造成严重污染,因此,石英砂尾矿的资源化,是当代经 济与社会发展的重大课题,由于石英矿尾矿含硅量高,因而可以应用于建筑材料中;但又由 于石英尾矿粉的活性低,使得石英砂尾矿在加气混凝土制品中的含量比较低,其在混凝土 制品中的质量百分比最高达到65%,从而使得石英砂尾矿的使用率降低。
[0003]粉煤灰堆存量的累积给生态环境造成了很大的危害与负担。大多数火力发电厂为 了便于贮运,一般采取干收湿排或湿收湿排的方法。特别是在冬季施工中,粉煤灰用量随混 凝土生产的用量减少而减少,大部分粉煤灰以湿排方式处理。即用水将粉煤灰冲至储灰场, 导致粉煤灰的水含量偏大,难以直接利用。湿排灰利用率较低,主要因为湿排粉煤灰质量不 稳定,其含碳量、细度及化学组成等波动较大,且难以控制。
[0004] CNl〇85195公开了一种粉煤灰矿渣水泥,其组分(重量%)为:粉煤灰15_25、矿渣 60-70、熟料10-15、激发剂2_e.5。以粉煤灰、矿渣为基料,加入激发剂,按比例配料,混合匀 化,磨细成水硬性胶凝材料。激发剂是由硫酸钠、石灰、石膏、高铝粉、氯化镁组成,其中高铝 粉为碱工业废料。
发明内容
[0005]本发明的目的是针对上述现状,旨在提供—种低成本、高利废率、高活性的高性能 预制构件的矿物掺和料浆的制备方法。预应力高强混凝土管粧
[0006]本发明目的的实现方式为,一种高性能预制构件的矿物掺和料浆的制备方法,具 体步骤为:
[0007] 1)取质量含水率25-35%湿排粉煤灰,陈化48小时后备用;
[0008]所述湿排粉煤灰成分质量含量为:游离氧化钙含量.5%,三氧化硫含量, 含碳量<12%;勃氏比表面积为350-400m2/Kg;
[0009] 2)按质量百分比取增强剂2〇-5〇%、表面改性剂5〇_8〇%混合配制改性剂;
[0010] 所述增强剂为Na2C03或三乙醇胺;
[0011]所述表面改性剂为高效萘系减水剂或聚羧酸系减水剂;
[0012] 3)矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤D所得湿排粉煤灰固含量65—75, 石英砂尾矿固含量22-34,步骤2)所得改性剂1—3,水80—100混合,经湿磨至比表面积1500 m2/kg以上,颗粒平均直径小于lum,得矿物掺和料浆;
[0013]所述石英砂尾矿为石英矿石开采中的废渣、加工过程中的尾砂和尾泥,其中尾砂 含量含89.2%;
[0014]所述的水包含有湿排粉煤灰中水的质量。
[0015]本发明具有如下有益效果:
[0016] 1、利用粉煤灰、石英砂尾矿为原料,减轻石英砂尾矿和粉煤灰对环境的污染;
[0017] 2、矿物掺和料浆在高性能预制构件时,可以较大掺量应用于混凝土拌制生产中, 节约水泥的用量;
[0018] 3、矿物掺和料浆在高性能预制构件时,在预制构件高压蒸汽养护时,粉煤灰热激 发后,其中的Si〇2和Ah〇3生产水化产物水化硅酸钙和钙矾石等晶体,可以替代部分胶凝材 料石英砂尾矿中的主要重复二氧化硅,热激发后含有大量的活性氧化硅和氧化铝,使得石 英砂尾矿粉的活性增强;有效提高预制构件的强度。
[0019] 4、矿物掺和料一天的活性指标达到130。
[0020] 5、该矿物掺和料可降低10 %水泥用量。
[0021]本发明利废率高,可以节约资源;降低能耗、成本低廉,具有显著的社会经济效益。
具体实施方式
[0022]本发明取质量含水率25-35 %湿排粉煤灰,陈化48小时;将增强剂30-40 %、表面改 性剂60-70 %混合配制改性剂;将湿排粉煤灰固含量65-75,石英砂尾矿固含量22-34,改性 剂1-3,水80-100混合,经湿磨至比表面积1500m2/kg以上,颗粒平均直径小于lum,得矿物掺 和料浆。
[0023] 所述石英砂尾矿成份百分质量含量:二氧化娃89.2%,三氧化二铝6%,三氧化二 铁2%,余量钙,镁等。
[0024]本发明用了含水率25-35%湿排粉煤灰、石英砂尾矿。在湿排粉煤灰湿磨及放置过 程中,由于金属离子的溶出和Si-0键断裂,粉煤灰粒子表面可形成一层多孔的高硅膜,使得 其粒子表面的聚合度降低,有利于加快粉煤灰颗粒的二次水化反应。矿物掺和料浆在高性 能预制构件时,湿排粉煤灰在高温高压(170°C〜200°C、9〜10个大气压)的饱和水蒸汽的作 用下,磨细石英砂中的Si〇2与GS (桂酸三钙)、C2S (桂酸二钙)的水化产物Ca (OH) 2发生水热 合成反应,形成具有较高强度的晶体矿物--托贝莫来石,从而在高温高压(170°C〜200 °C、9〜10个大气压)的水蒸汽作用下混凝土具有较好的胶凝性能。掺加磨细石英砂、在压蒸 养护条件下又可以提高预制构件混凝土的强度。石英砂、水泥之间形成的空隙可以被更小 粒径的硅灰、石英粉、硅微粉填充,使混凝土主体的结构更密实。
[0025] 本发明的增强剂选用NazCO3或三乙醇胺(TEA),一方面可激发粉煤灰活性,用于提 高体系早期强度及早期水化程度;另一方面有助磨作用,可提高湿磨效率及效果。
[0026] 本发明的表面改性剂选用聚羧酸系或高效萘系减水剂等,可用于改善料浆的物理 性能,如助磨性、料浆流动性、稳定性及分散性等。
[0027]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明作 进一步详细描述。
[0028] 实施例1:
[0029] 1)取质量含水率25-35%湿排粉煤灰,陈化48小时后备用;
[0030]所述湿排粉煤灰质量量为:游离氧化钙含量<2.5%,三氧化硫含量<3%,含碳量 2 % ;勃氏比表面积为350-400m2/Kg; _1] 2)按质量百分比取NasOMO%、高效萘系减水剂6〇%混合配制改性齐lj;
[0032] 3)矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤1)所得湿排粉煤灰固含量65,石 英砂尾矿固含量34,步骤2)所得改性剂1. 〇,水80混合,经湿磨至比表面积l5〇〇m2/kg以上, 颗粒平均直径小于lwn,得矿物掺和料浆;
[0033]所述石英砂尾矿为石英矿石开采中的废渣、加工过程中的尾砂和尾泥,其中尾砂 含量吾89.2%;
[0034] 所述的水包含有湿排粉煤灰中水的质量。
[0035] 用本实施例制备的矿物掺和料浆生产外径4〇〇mm、壁厚9〇mm的A_预应力高强混 凝土管桩。将30%质量份数矿物掺合料代替40 %质量份数的水泥(42 • 5级)、砂、碎石、混凝 土高效减水剂、水等一起在强制式混凝土搅拌机中搅拌120秒,然后将混合料喂入已清理干 净,且己放置预应力钢筋的管粧钢模的下半模中,合上管桩钢模的上半模后张拉预应力钢 筋,将此钢模放置在离心机上进行离心作业,离心作业后进行98。(:、7小时的常压蒸汽养护; 然后进行预应力放张和管桩脱模作业,将使用过的钢模进行清理,同时将常压蒸汽养护后 的管粧送入蒸压釜中进行185°C、9小时的高压蒸汽养护。所得预应力高强混凝土管桩力学 性能检测结果如下:检测开裂弯矩85KN • m、检测极限弯矩138KN • m、标准开裂弯矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。
[0036] 实施例2,同实施例1,不同的是,
[0037] 2)按质量百分比取三乙醇胺30%、聚羧酸系减水剂70%混合配制改性剂;
[0038] 3)矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤丨)所得湿排粉煤灰固含量70,石 英砂尾矿固含量28,步骤2)所得改性剂2 • 0,水80混合。
[0039]用本施例制备的矿物掺和料浆生产外径400mm壁厚90mm的AB型预应力高强混凝土 管桩力学性能检测结果如下:检测开裂弯矩82KN • m、检测极限弯矩138KN • m、标准开裂弯 矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。
[0040] 实施例3、同实施例1,不同的是,
[0041] 2)按质量百分比取三乙醇胺33• 3%、聚羧酸系减水剂66• 7%混合配制改性剂;
[0042] 3)矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤1)所得湿排粉煤灰固含量7〇,石 英砂尾矿固含量27,步骤2)所得改性剂3.0,水90混合。
[0043] 用本实施例制备的矿物掺和料浆生产外径400mm壁厚90mm的AB型预应力高强混凝 土管粧力学性能检测结果如下:检测开裂弯矩87KN • m、检测极限弯矩13"7KN • m、标准开裂 弯矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。
[0044] 实施例4、同实施例1,不同的是,
[0045] 2)按质量百分比取Na2C0340%、高效萘系减水剂60%混合配制改性剂;
[0046] 3)矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤1)所得湿排粉煤灰固含量75,石 英砂尾矿固含量23,步骤2)所得改性剂2.0,水100混合。
[0047] 用本实施例制备的矿物掺和料浆生产外径400ram壁厚90mm的AB型预应力高强混凝 土管桩力学性能检测结果如下:检测开裂弯矩82KN • m、检测极限弯矩136KN • m、标准开裂 弯矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。
[0048] 实施例5、同实施例1,不同的是, _9] 2)按质量百分比取Na2C〇320%、聚羧酸系减水剂80%混合配制改性剂;
[0050] 3)矿物掺和料衆,按各组分所占质量份数取步骤1)所得湿排粉煤灰固含量66,石 英砂尾矿固含量34,步骤2)所得改性剂1 • 8,水80混合。
[0051]用本实施例制备的矿物掺和料浆生产外径400mm壁厚9〇mm的AB型预应力高强混凝 土管桩力学性能检测结果如下:检测开裂弯矩82KN • m、检测极限弯矩136KN • m、标准开裂 弯矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。
[0052] 实施例6、同实施例1,不同的是,
[0053] 2)按质量百分比取三乙醇胺50%、高效萘系减水剂50%混合配制改性剂;
[0054] 3)矿物掺和料楽,按各组分所占质量份数取步骤1)所得湿排粉煤灰固含量66,石 英砂尾矿固含量34,步骤2)所得改性剂1 • 2,水80混合。
[0055]用本实施例制备的矿物掺和料浆生产外径400ram壁厚9〇mm的AB型预应力高强混凝 土管粧力学性能检测结果如下:检测开裂弯矩83KN • m、检测极限弯矩1:33KN • m、标准开裂 弯矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。
[0056] 实施例7、同实施例1,不同的是,
[0057] 2)按质量百分比取Na2C03 40%、高效萘系减水剂60%混合配制改性剂;
[0058] 3)矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤1)所得湿排粉煤灰固含量75,石 英砂尾矿固含量22,步骤2)所得改性剂1.0,水90混合。
[0059] 用本实施例制备的矿物掺和料浆生产外径400mra壁厚90mm的AB型预应力高强混凝 土管粧力学性能检测结果如下:检测开裂弯矩S2KN • m、检测极限弯矩132KN • m、标准开裂 弯矩63KN • m、标准极限弯矩104KN • m。

Claims (2)

1. 一种高性能预制构件的矿物掺和料浆的制备方法,其特征在于:具体步骧如下: 1) 取质量含水率25-35%湿排粉煤灰,陈化48小时后备用; •、 所述湿排粉煤灰成分质量含量为:游尚氧化|丐含量<2.5%,三氧化硫含量<3%,含碳 量彡12% ;勃氏比表面积为350-400m2/Kg; 2) 按质量百分比取增强剂2〇_5〇 %、表面改性剂5〇—8〇 %混合配制改性剂; 所述增强剂为Na2C03或三乙醇胺; 所述表面改性剂为高效萘系减水剂或聚羧酸系减水剂; 3) 矿物掺和料浆,按各组分所占质量份数取步骤D所得湿排粉煤灰固含量65—75,石英 砂尾矿固含量22-34,步骤2)所得改性剂丨―3,水80—1〇〇混合,经湿磨至比表面积15〇〇mYkg 以上,颗粒平均直径小于lum,得矿物掺和料装; 所述石英砂鮮为石英矿石开采巾的麵、加工过程巾的娜、麵泥,其巾尾砂含量 ^89.2% ; 所述的水包含有湿排粉煤灰中水的质量。
2.根据权求1臓的-稿性___矿_和 于:步骤3)顿石英_矿錄百錄量含量:二氧_肌 在 铁2 %,余量街,镁。 —概一fab 魏一
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